碳酸钠[497-19-8]（Na2CO3），分子量105.99。化学品的纯度多在99.5%以上（重量），因而又叫纯硷。但分类属于盐，不属于硷。国际贸易中又名苏打或硷灰。它是一种重要的有机化工原料，主要用于平板玻璃、玻璃製品和陶瓷釉的生产。还广泛用于生活洗涤、酸类中和和食品加工等。
基本介绍
- 中文名：碳酸钠
- 英文名：Sodium Carbonate
- 别称：苏打、纯硷、洗涤硷
- 化学式：Na2CO3
- 分子量：105.99
- CAS登录号：497-19-8
- EINECS登录号：207-838-8;231-867-5
- 熔点：851℃
- 沸点：1600℃
- 水溶性：较强
- 密度：2.532g/cm3
- 外观：白色粉末
- 套用：主要用于平板玻璃、玻璃製品和陶瓷釉的生产。
- 安全性描述：安全
- 分解温度：2017K（1744℃）
- 酸硷性：强硷性
- PH值：11.6
简介
碳酸钠[497-19-8]（Na2CO3），分子量105.99。化学品的纯度多在99.5%以上（重量），因而又叫纯硷。国际贸易中又名苏打或硷灰。它是一种重要的有机化工原料，主要用于平板玻璃、玻璃製品和陶瓷釉的生产。还广泛用于生活洗涤、酸类中和和食品加工等。 在人工合成纯硷之前，古代就发现某些海藻晾晒后，烧成的灰烬中含有硷类，用热水浸取、滤清后可得褐色硷液用于洗涤。大量的天然硷来自矿物，以地下埋藏或硷水湖为主。以沉积层存在的天然硷矿品位最高，分布甚广。最早发明人工合成纯硷方法是18世纪末，法国路布兰用芒硝加石灰石和煤在高温下还原并进行碳酸化，得到以含Na2CO3为主的粗製品-黑灰，经过浸取、蒸发、精製、再结晶、烘乾，获得纯度约为97%的重质纯硷。1861年，比利时E.索尔维独自发明了并获得过专利。由于技术秘密保护一直未能大範围套用，20世纪20年代才从美国突破，尤其是中国着名的化工专家侯德榜于1932年出版了《纯硷製造》一书，将保密70年 索尔维法公布于世。侯德榜还与1939-1942创建了侯氏制硷法，并在 四川建立了中试车间。1952年在大连化工厂设立了联合制硷车间。日本旭硝子公司推出的NA法，实质上是联硷和氨硷的折中法。可随意调节纯硷与氯化铵的比例。
物理性质
性状
碳酸钠常温下为白色无气味的粉末或颗粒。有吸水性，露置空气中逐渐吸收 1mol/L水分(约15%)。其水合物有Na2CO3·H2O，Na2CO3·7H2O和Na2CO3·10H2O。
溶解性
碳酸钠易溶于水和甘油。20℃时每一百克水能溶解20克碳酸钠，35.4℃时溶解度最大，100克水中可溶解49.7克碳酸钠，微溶于无水乙醇，难溶于丙醇。
化学性质
碳酸钠的水溶液呈强硷性（pH=11.6）且有一定的腐蚀性，能与酸发生複分解反应，也能与一些钙盐、钡盐发生複分解反应。含有结晶水的碳酸钠有3种：Na2CO3·H2O、Na2CO3·7H2O 和 Na2CO3·10H2O。
稳定性
稳定性较强，但高温下也可分解，生成氧化钠和二氧化碳。
长期暴露在空气中能吸收空气中的水分及二氧化碳，生成碳酸氢钠，并结成硬块：碳酸钠的结晶水合物石硷(Na2CO3·10H2O)在乾燥的空气中易风化。
热力学函式
在（298.15K，100k）的热力学函式：状态：s标準摩尔生成热ΔfHmθ（kJ·mol-1）：-1130.8标準摩尔生成吉布斯自由能ΔfGmθ（kJ·mol-1）：-1048.1标準熵Smθ（J·mol-1·K-1）：138.8
水解反应
由于碳酸钠在水溶液中水解，电离出的碳酸根离子与水中氢离子结合成碳酸氢根离子，导致溶液中氢离子减少，剩下电离的氢氧根离子，所以溶液pH显硷性。由于碳酸根可以结合水中的质子（即氢离子）生成碳酸氢根和碳酸，并且能结合酸中的质子释放二氧化碳。所以碳酸钠在酸硷质子理论中属于布朗斯特硷。
与酸反应
以盐酸为例。当盐酸足量时，生成氯化钠和碳酸，不稳定的碳酸立刻分解成二氧化碳和水。这个反应可以用来製备二氧化碳：总的化学方程式是：
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
离子反应为
Na2CO3+2H+=H2O+CO2+2Na+
当盐酸少量时发生如下反应：碳酸钠与其他种类的酸也能发生类似的反应。
Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3
与硷反应
碳酸钠能和氢氧化钙、氢氧化钡等硷发生複分解反应，生成沉澱和氢氧化钠。工业上常用这种反应製备烧硷（俗称苛化法）。
与盐反应
碳酸钠能和钙盐、钡盐等发生複分解反应，生成沉澱和新的钠盐：由于碳酸钠在水中水解生成氢氧化钠和碳酸，它与某些盐的反应则会推动化学平衡向正方向移动，生成相应的硷和二氧化碳。
苏打四兄弟
苏打
苏打是Soda的音译，化学式为Na2CO3。它的名字颇多，学名叫碳酸钠，俗名除叫苏打外，又称纯硷或苏打粉。带有结晶水的叫水合碳酸钠，有一水碳酸钠(Na2CO3·H2O)、七水碳酸钠(Na2CO3·7H2O)和十水碳酸钠(Na2CO3·10H2O)三种。十水碳酸钠又叫洗濯苏打、洗濯硷或晶硷。其其他性质详见本词条的其他部分。
在三种苏打中，碳酸钠的用途最广。它是一种十分重要的化工产品，是玻璃、肥皂、纺织、造纸、製革等工业的重要原料。冶金工业以及净化水也都用到它。它还可用于其他钠化合物的製造。早在十八世纪，它就和硫酸、盐酸、硝酸、烧硷并列为基础化工原料--三酸两硷之一。在日常生活中，苏打也有很多用途，比如它可以直接作为洗涤剂使用，在蒸馒头时加一些苏打，可以中和发酵过程中产生的酸性物质。
在三种苏打中，碳酸钠的用途最广。它是一种十分重要的化工产品，是玻璃、肥皂、纺织、造纸、製革等工业的重要原料。冶金工业以及净化水也都用到它。它还可用于其他钠化合物的製造。早在十八世纪，它就和硫酸、盐酸、硝酸、烧硷并列为基础化工原料--三酸两硷之一。在日常生活中，苏打也有很多用途，比如它可以直接作为洗涤剂使用，在蒸馒头时加一些苏打，可以中和发酵过程中产生的酸性物质。
小苏打
小苏打（碳酸氢钠）小苏打的化学式是NaHCO3。它的名字也有很多，学名碳酸氢钠，又称重碳酸钠或酸式碳酸钠。俗名除小苏打外，还有焙烧苏打、发酵苏打和重硷等。
小苏打是白色晶体，溶于水，水溶液呈弱硷性。在热空气中，它能缓慢分解，放出一部分二氧化碳；加热至270℃时全部分解放出二氧化碳：它也能与酸(如盐酸)作用放出二氧化碳：小苏打的这些性质，使它在生产和生活中有许多重要的用途。在灭火器里，它是产生二氧化碳的原料之一；在食品工业上，它是发酵粉的一种主要原料；在製造清凉饮料时，它也是常用的一种原料；在医疗上，它是治疗胃酸过多的一种药剂。
小苏打是白色晶体，溶于水，水溶液呈弱硷性。在热空气中，它能缓慢分解，放出一部分二氧化碳；加热至270℃时全部分解放出二氧化碳：它也能与酸(如盐酸)作用放出二氧化碳：小苏打的这些性质，使它在生产和生活中有许多重要的用途。在灭火器里，它是产生二氧化碳的原料之一；在食品工业上，它是发酵粉的一种主要原料；在製造清凉饮料时，它也是常用的一种原料；在医疗上，它是治疗胃酸过多的一种药剂。
大苏打
大苏打是硫代硫酸钠的俗名，又叫海波(Hypo的音译)，带有五个结晶水(Na2S2O3·5H2O)，故也叫做五水硫代硫酸钠。
大苏打是无色透明的晶体，易溶于水，水溶液显弱硷性。它在33℃以上的乾燥空气中风化而失去结晶水。在中性、硷性溶液中较稳定，在酸性溶液中会迅速分解:大苏打具有很强的络合能力，能跟溴化银形成络合物。反应式：大根据这一性质，它可以作定影剂。洗相时，过量的大苏打跟底片上未感光部分的溴化银反应，转化为可溶的Na3[Ag(S2O3)2]，把AgBr除掉，使显影部分固定下来。大苏打还具有较强的还原性，能将氯气等物质还原:所以，它可以作为绵织物漂白后的脱氯剂。类似的道理，织物上的碘渍也可用它除去。另外，大苏打还用于鞣製皮革、电镀以及由矿石中提取银等。从上面的介绍可知，“三姐妹”的名字虽然只有一字之差，但它们的性质和用途却又如此不同。在使用它们时，要名实统一，避免张冠李戴。
大苏打是无色透明的晶体，易溶于水，水溶液显弱硷性。它在33℃以上的乾燥空气中风化而失去结晶水。在中性、硷性溶液中较稳定，在酸性溶液中会迅速分解:大苏打具有很强的络合能力，能跟溴化银形成络合物。反应式：大根据这一性质，它可以作定影剂。洗相时，过量的大苏打跟底片上未感光部分的溴化银反应，转化为可溶的Na3[Ag(S2O3)2]，把AgBr除掉，使显影部分固定下来。大苏打还具有较强的还原性，能将氯气等物质还原:所以，它可以作为绵织物漂白后的脱氯剂。类似的道理，织物上的碘渍也可用它除去。另外，大苏打还用于鞣製皮革、电镀以及由矿石中提取银等。从上面的介绍可知，“三姐妹”的名字虽然只有一字之差，但它们的性质和用途却又如此不同。在使用它们时，要名实统一，避免张冠李戴。
臭苏打
以上三种是较常见常用的三种苏打。除此之外有时”臭苏打“会提及进来。”臭苏打“是硫化钠的俗名，又称臭硷、臭苏打、黄硷、硫化硷，具有臭味。硫化钠溶解于冷水，极易溶于热水，微溶于醇。工业品一般是形不同结晶水的混和物，又含有不同程度的杂质，除外观色泽不同外，密度、熔点、沸点等亦因杂质影响而各异。硫化钠为无机化合物，纯硫化钠为无色结晶粉末。吸潮性强，易溶于水。水溶液呈强硷性反应。触及皮肤和毛髮时会造成灼伤。故硫化钠俗称硫化硷。硫化钠受撞击或者急剧加热可能发生爆炸，化学性质不稳定，遇酸会放出有毒的硫化氢气体： 硫化钠能用于染料工业中生产硫化染料，是硫化青和硫化蓝的原料。印染工业用作溶解硫化染料的助染剂。製革工业中用于水解使生皮脱毛，造纸工业用作纸张的蒸煮剂。还可用于纺织工业中棉织物染色的媒染剂、製药工业用于生产解热药。硫化钠还可用于直接电镀中导电层的处理，通过硫化钠与钯反应生成胶体硫化钯来达到在非金属表面形成良好导电层的目的。
吕布兰法
最早在1791年，古人就开始用食盐、硫酸、煤、石灰石为原料生产碳酸钠，是为吕布兰法。此法原料利用不充分、劳动条件恶劣、产品质量不佳，逐渐为索尔维法代替。
索氏制硷法
1859年，比利时人索尔维，用食盐、氨水、二氧化碳为原料，于室温下从溶液中析出碳酸氢钠，将它加热，即分解为碳酸钠，人们将此方法称为索氏制硷法，此法一直沿用至今：氨气与水和二氧化碳反应生成一分子的碳酸氢铵，这是第一步：第二步是：碳酸氢铵与氯化钠反应生成的碳酸氢钠沉澱和氯化铵，碳酸氢钠之所以沉澱是因为它的溶解度较小。经过滤得到碳酸氢钠固体：这两步总的化学方程式是：第三步：加热分解碳酸氢钠，生成水、二氧化碳和碳酸钠即我们要的纯硷：第四步：将第二步中副产的氯化铵和熟石灰混合加热，得到的氨气可循环利用：
侯氏制硷法
1943年中国人侯德榜留学海外归来，他结合中国内地缺盐的国情 ，对索尔维法进行改进，将纯硷和合成氨两大工业联合，同时生产碳酸钠和化肥氯化铵，大大地提高了食盐利用率，是为侯氏制硷法：第一步，氨气与水和二氧化碳反应生成一分子的碳酸氢铵，第二步碳酸氢铵与氯化钠反应生成的碳酸氢钠沉澱和氯化铵，碳酸氢钠之所以沉澱是因为它的溶解度较小。经过滤得到碳酸氢钠固体。（这两步和上面的索氏制硷法相同）。第三步，合成的碳酸氢钠部分可以直接出厂销售，其余的碳酸氢钠会被加热分解，侯氏制硷法生产流程生成碳酸钠，生成的二氧化碳可以重新回到第一步循环利用。根据NH4Cl溶解度比NaCl大，而在低温下却比NaCl溶解度小的原理，在 278K～283K(5 ℃～10 ℃） 时，向母液中加入食盐细粉，而使NH4Cl单独结晶析出供做氮肥。索氏制硷法和侯氏制硷法所不同的，是索氏法在整个製取过程中NH3是循环使用的，而侯氏法在整个製取过程中，CO2被循环利用，NH4Cl直接作为纯硷的副产品----肥料。所以，索氏法的产品是碳酸钠，副产氯化钙；而侯氏法的产品是碳酸钠，副产氯化铵。此法优点：保留了氨硷法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高到96 %；NH4Cl 可做氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气CO 转化成CO2，革除了CaCO3制CO2这一工序。
技术指标
| 指标项目 | 指 标 | ||
|---|---|---|---|
1类 | 2类 | 3类 | |
总硷量（%) | 99 | 98 | 96 |
氯化物（%) | 0.5 | 0.9 | 1.2 |
水不溶物（%) | 0.04 | 0.1 | 0.15 |
铁（%) | 0.004 | 0.006 | 0.010 |
硫酸盐（%) | 0.03 | 0.08 | - |
烧失量(%) | 0.8 | 1.0 | 1.3 |
用途
碳酸钠是重要的化工原料之一，广泛套用于轻工日化、建材、化学工业、食品工业、冶金、纺织、石油、国防、医药等领域， 用作製造其他化学品的原料、清洗剂、洗涤剂，也用于照相术和分析领域。其次是冶金、纺织、石油、国防、医药及其它工业。玻璃工业是纯硷的最大消费部门，每吨玻璃消耗纯硷0.2吨。在工业用纯硷中,主要是轻工、建材、化学工业,约占2/3:其次是冶金、纺织、石油、国防、医药及其他工业。
- 玻璃工业是纯硷的摄大消费部门,每吨玻璃消耗纯硷0.2t。主要用于浮法玻璃、显像管玻壳、光学玻璃等。
- 也可用于化工、冶金等其他部门。使用重质纯硷可以减少硷尘飞扬、降低原料消耗、改善劳动条件，还可提高产品质量，同时减轻硷粉对耐火材料的侵蚀作用，延长窑炉的使用寿命。
- 作缓冲剂、中和剂和麵团改良剂，可用于糕点和面制食品，按生产需要适量使用。
- 作为洗涤剂用于羊毛漂洗，浴盐和医药用，鞣革中的硷剂。
- 用于食品工业，作中和剂、膨鬆剂，如製造胺基酸、酱油和面制食品如馒头、麵包等。还可配成硷水加入麵食中，增加弹性和延展性。碳酸钠还可以用于生产味素
- 彩电专用试剂
- 用于製药工业，作解酸药、渗透性轻泻剂。
- 无水碳酸钠用于化学及电化学除油、化学镀铜、铝的浸蚀、铝及合金的电解抛光、铝的化学氧化、磷化后的封闭、工序间的防鏽、电解退除铬镀层和退除铬的氧化膜等，亦用于预镀铜、镀钢、镀钢铁合金电解液中
- 冶金工业用作冶炼助熔剂、选矿用浮选剂，炼钢和炼锑用作脱硫剂。
- 印染工业用作软水剂。
- 製革工业用于原料皮的脱脂、中和铬鞣革和提高铬鞣液硷度。
- 定量分析中标定酸液的基準。测定铝、硫、铜、铅和锌。检验尿液和全血葡萄糖。分析水泥中二氧化硅的助溶剂。金属金相分析等
危害
健康危害
该品具有弱刺激性和弱腐蚀性。直接接触可引起皮肤和眼灼伤。生产中吸入其粉尘和烟雾可引起呼吸道刺激和结膜炎，还可有鼻黏膜溃疡、萎缩及鼻中隔穿孔。长时间接触该品溶液可发生湿疹、皮炎、鸡眼状溃疡和皮肤鬆弛。接触该品的作业工人呼吸器官疾病发病率升高。误服可造成消化道灼伤、黏膜糜烂、出血和休克。
使用须知
- 穿戴适当的防护服和手套。
- 不慎与眼睛接触后，请立即用大量清水沖洗并徵求医生意见。
- 切勿吸入粉尘。
- 穿戴适当的防护服。
- 戴护目镜或面具。
- 吞食有害。
- 刺激眼睛。
- 对水生生物有毒，可能对水体环境产生长期不良影响。
- 刺激眼睛、呼吸系统和皮肤。
- 刺激呼吸系统和皮肤。
- 对眼睛有严重伤害。
毒理学资料
LD50：4090 mg/kg（大鼠经口）LC50：2300mg/m3，2小时（大鼠吸入）
燃爆危险
该品不燃，具腐蚀性、刺激性.
急救措施
皮肤接触：立即脱去污染的衣着，用大量流动清水沖洗至少15分钟。就医。（在实验里，不小心沾到了硷液的时候，我们要用较多的水去沖洗，然后再涂上硼酸溶液来进行反应）眼睛接触：立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底沖洗至少15分钟。就医。吸入：脱离现场至空气新鲜处。如呼吸困难，给输氧。就医。食入：用水漱口，给饮牛奶或蛋清。就医。
消防措施
危险特性：具有腐蚀性。未有特殊的燃烧爆炸特性。有害燃烧产物：自然分解产物未知。灭火方法：消防人员必须穿全身耐酸硷消防服。灭火时儘可能将容器从火场移至空旷处。
泄漏应急处理
隔离泄漏污染区，限制出入。建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩），穿防毒服。避免扬尘，小心扫起，置于袋中转移至安全场所。若大量泄漏，用塑胶布、帆布覆盖。收集回收或运至废物处理场所处置。
注意事项
密闭操作，加强通风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，穿防毒物渗透工作服，戴橡胶手套。避免产生粉尘。避免与酸类接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。稀释或製备溶液时，应把硷加入水中，避免沸腾和飞溅。
储存注意事项
储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。应与酸类等分开存放，切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。【禁配物】强酸、铝、氟
运输注意事项
起运时包装要完整，装载应稳妥。运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。严禁与酸类、食用化学品等混装混运。运输途中应防曝晒、雨淋，防高温。车辆运输完毕应进行彻底清扫。
教育要点
国中阶段
国中一般要求掌握有关碳酸钠的俗称（纯硷、苏打），主要用途，化学式以及一些常用反应如：
na2co3+2hcl=2nacl+h2o+co2↑
要特别注意碳酸钠虽然俗名纯硷但其实是一种盐。
高中阶段
高中则要求掌握与NaHCO3在性质（溶解性、热稳定性、硷性强弱、与酸的反应速率等）用途等方面的区别以及两者的鉴定方法等。其中以Na2CO3为代表的强硷弱酸盐的电离和水解的概念理解、电离和水解平衡的计算尤为重要。
